为什么64位的VC ++编译后函数调用添加NOP指令？

Question

我整理了以下使用Visual Studio C ++ 2008 SP1，x64 C++编译：

我很好奇，为什么编译器添加这些nops后那些call说明？

PS1。我能够理解，第二和第三nops将对齐在4字节保证金的代码，但是第nop打破这一假设。

PS2。已编译的C ++代码没有循环或特殊优化的东西在里面：

CTestDlg::CTestDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/)
    : CDialog(CTestDlg::IDD, pParent)
{
    m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME);

    //This makes no sense. I used it to set a debugger breakpoint
    ::GdiFlush();
    srand(::GetTickCount());
}

PS3。附加信息：首先，谢谢大家对你的输入。

这里的补充意见：

1. 我的第一个猜测是，incremental linking可能已经有一些东西需要用它做。但是，在Release在Visual Studio构建设置的项目有incremental linking关闭。
2. 这似乎影响x64只依据。建成x86（或Win32）相同的代码没有这些nops，即使使用的指令非常相似：

3. 我试图用一个新的连接器来构建它，即使由x64产生的VS 2013代码看起来有些不同，但仍然有一些nops之后将那些calls：

4. 此外dynamic VS static链接到MFC做这些nops的存在没有什么区别。这是一个与动态链接构建与VS 2013到MFC DLL文件：

5. 还要注意的是后nop和near fars以及那些calls可以出现，他们什么都没有做比对。下面是我从IDA了，如果我再上一步一点点的代码的一部分：

正如你看到的，nop的是，发生在“对齐”下一个far指令在call地址lea B之后插入！这是没有意义的，如果这些都仅用于比对增加。

6. 我本来倾向于认为，既然near relative calls（即那些与E8开始）比somewhat faster fars call（或与FF开始的，15在这种情况下）

接头可以尝试先用near calls去了，因为这些是一个字节比far calls短，如果成功，它可能垫nops的剩余空间在最后。但随后的示例（5）上述有点儿失败这一假说。

所以，我仍然没有一个明确的答案。

Answer 1

这纯粹是一种猜测，但它可能是某种SEH的优化。我说的优化，因为SEH似乎没有NOP指令来工作也没关系。 NOP可能有助于加速展开。

在下面的例子（live demo with VC2017），有一个呼叫之后插入一个NOP在basic_string::assign但不是在test1 test2（相同的，但声明为不可throwing1）。

#include <stdio.h>
#include <string>

int test1() {
  std::string s = "a";  // NOP insterted here
  s += getchar();
  return (int)s.length();
}

int test2() throw() {
  std::string s = "a";
  s += getchar();
  return (int)s.length();
}

int main()
{
  return test1() + test2();
}

部件：

test1:
    . . .
    call     std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::assign
    npad     1         ; nop
    call     getchar
    . . .
test2:
    . . .
    call     std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::assign
    call     getchar

需要注意的是MSVS编译默认与/EHsc标志（同步异常处理）。如果没有该标志的NOPs消失，并与/EHa（同步和异步异常处理），throw()不再有差别，因为SEH始终打开。

---

1出于某种原因，只throw()似乎减少了代码大小，使用noexcept使得生成的代码更大，召唤更NOPs。 MSVC ...

Answer 2

这是特殊的填料，让异常处理程序/平仓功能正确检测无论是在功能的序言/结尾/体。

Answer 3

这是由于在64位调用约定要求堆栈是任何呼叫指令之前对准的16个字节。这不是（我knwoledge）硬件要求，但软件之一。这提供了一种以确保进入的函数（即，呼叫指令之后）时，堆栈指针的值始终是8模16因此允许简单的数据alignement和存储/从对齐位置在堆读取。